🔺 پوشش نانویی ضدجرم برای شناورها: راهکاری نوین برای مهار زیست‌پالودگی در دریا

🔹 انباشت میکروارگانیسم‌ها، جلبک‌ها و صدف‌ها روی بدنه شناورها و تجهیزات غوطه‌ور در آب، یکی از پرهزینه‌ترین چالش‌های صنایع دریایی است. دانشمندان دانشگاه سلطان قابوس عمان در پژوهشی که در ژورنال معتبر PLOS One منتشر شده، سطوحی مهندسی‌شده با ترکیب الگوهای میکرومتری و نانومیله‌های اکسید روی توسعه داده‌اند که چسبندگی عوامل بیولوژیکی را به طور چشمگیری مهار می‌کند.

❕ «زیست‌پالودگی» چیست و چرا مهار آن برای اقلیم و صنعت حیاتی است؟
هنگامی که بدنه کشتی‌ها، پروانه‌ها، خطوط لوله و تورهای پرورش ماهی درون آب قرار می‌گیرند، لایه‌ای چسبنده از باکتری‌ها و جلبک‌ها روی آن‌ها تشکیل می‌شود. این پدیده موسوم به زیست‌پالودگی (Biofouling)، با ایجاد اصطکاک شدید میان آب و بدنه شناور، مصرف سوخت کشتی‌ها و انتشار گازهای گلخانه‌ای را تا ۴۰ درصد افزایش می‌دهد. روش‌های سنتی برای حل این مشکل، بهره‌گیری از رنگ‌های شیمیایی سمی بر پایه مس و قلع بود که اثرات مخرب گسترده‌ای بر حیات آبزیان به جا می‌گذاشت؛ به همین سبب ابداع پوشش‌های غیرسمی اهمیت بسزایی دارد.

🔹 در این فناوری، پژوهشگران سطوح پلیمری را با ریزالگوهای سه‌بعدی قالب‌ریزی کرده و سپس پوششی منظم از نانومیله‌های عمودی اکسید روی را بر فراز آن نشاندند. این طراحی ترکیبی از مقیاس میکرو و نانو باعث شد زاویه تماس قطرات آب با سطح به ۱۵۰ تا ۱۶۵ درجه برسد؛ پدیده‌ای که فوق‌آب‌گریزی نام دارد و مانع از تماس مستقیم باکتری‌ها با بستر اصلی می‌شود.

❕ تعادل ظریف میان پس‌زدن جلبک‌ها و حفظ جان آبزیان
یکی از نکات ارزشمند این پژوهش، بررسی اثرات سمیت این سطوح روی لارو میگوهای زنده بود. آزمایش‌ها نشان داد که نوع طراحی هندسی بستر پلیمری نقشی سرنوشت‌ساز دارد؛ الگوی موسوم به D1 موفق شد اتصال باکتری‌ها را تا ۶۰ درصد کاهش دهد بدون آنکه هیچ‌گونه سمیتی برای لارو میگوها ایجاد کند. این در حالی است که الگویی دیگر با وجود ترکیب نانویی یکسان، هم عملکرد ضعیف‌تری ثبت کرد و هم به موجودات زنده آسیب رساند. این یافته ثابت می‌کند که شکل فیزیکی سطوح به اندازه خواص شیمیایی اهمیت دارد.

🔹 بررسی‌های میکروسکوپی تایید کردند که این نانومیله‌ها پس از عبور جریان آب همچنان ساختار خود را حفظ می‌کنند. با این وجود، پژوهشگران تاکید دارند که این دستاورد در شرایط مهارشده آزمایشگاهی به دست آمده و تا پیاده‌سازی نهایی بر روی کشتی‌های غول‌پیکر، نیازمند آزمون‌های میدانی طولانی‌مدت در آب‌های شور و خروشان دریاهاست.

[منبع]
🆔 @Science_Focus
#فناوری_نانو #مهندسی_مواد #زیست_شناسی_دریا #محیط_زیست #صنایع_دریایی #شیمی